Карнозин. Биологическая роль

1. Карнозин

2.

Карнозин (бета-аланил-L-гистидин) — дипептид,
состоящий из остатков аминокислот бета-аланина
и гистидина. Обнаружен в высоких
концентрациях в мышцах и тканях мозга.

3.

КАРНОЗИН (от лат. саrо, род. падеж carnis - мясо) (b-аланилгистидин), мол. м.
226,3; бесцв. кристаллы; темп. пл. 246-260 °С; [a]D25 +21,1 ° (5,7%-ный водный рр); хорошо раств. в воде, не раств. в этаноле и эфире; рI 7,6-7,7. В больших колвах (от 150 до 1000 мг на 100 г ткани) содержится только в скелетной
мускулатуре позвоночных (исключение -нек-рые представители рыб, напр.,
карась и окунь) и в обонятельной луковице (50-60 мг на 100 г ткани).

4.

Карнозин, обнаруженный впервые В. Гулевнчем и С.
Амнраджнби в 1900 г., до сих пор привлекает к себе
внимание исследователей как неразгаданная тайна
природы.
Медаль, в честь 100-летия открытия карнозина

5. Получение

Карнозин синтезируют из хлорангидрида N-фталил-b-аланина и гистидина
(выход ок. 27%) или выделяют из измельченных мышц экстрагированием
водой при 60 °С с последующим осаждением карнозина из безбелкового
фильтрата солями Ag и Ва. Для определения карнозина используют бумажную
и колоночную хроматографию (в отсутствие анзерина) или фотометрируют при
640 нм продукт его взаимод. с о-фталевым альдегидом. Последний метод
используют для суммарного определения анзерина и карнозина.

6. Биологическая роль

Установлено, что карнозин является предшественником в
биосинтезе анзерина; благоприятно влияет на гликолиз и
окислит. фосфорилирование, увеличивая кол-во
образующегося АТФ; повышает отношение Са/АТФ при
нарушенном активном транспорте Са в пузырьках
саркоплазматич. ретикулома; увеличивает эффективность
активного транспорта К+ и Na+ через плазматич.
мембрану; препятствует пероксидному окислению
липидов; активирует восстановление поврежденных
тканей.

7.

Исследователи из Великобритании, Южной
Кореи, России и других стран показали, что
карнозин имеет свойства антиоксиданта. Доказана
активность карнозина в удалении активных форм
кислорода (АФК), а также альфа-бета
ненасыщенных альдегидов, образующихся из
суперокисленых жирных кислот клеточных
мембран в процессе окислительного стресса.

8. Патенты

• Европейский патент А61К45/00 указывает, что комбинация ингибиторов
карнозиназы с карнозином усиливает терапевтический эффект (Бабижаев М.,
Мегуро К.)
• Японский патент JP2008-19188 демонстрирует, что производные карнозина и
тролокса обеспечивают лучшую, чем карнозин защиту нейронов от
окислительного стресса (Meguro K., Boldyrev A., et. al.)
• Американский патент US2008/0171095 A1 показывает, что карнозин
уменьшает зону ишемической полутени при экспериментальном инсульте у
крыс (Majid M., Krisanamurthy R.)
• Российский патент № РФ2353382 (12.09.2007) демонстрирует усиление
эффективности терапии болезни Паркинсона при комбинации карнозина с
классической терапией (Болдырев А. А. и соавт.)
• Российский патент «Кардиоплегический раствор на основе гистидина,
карнозина и ацетилкарнозина (Бокерия Л. А. и соавт.)», приоритетная справка
№ 2009128589 от 24.07.2009

9. Действие

Существует несколько теорий, объясняющих
биологическое действие карнозина, анзерина и
их производных. Во-первых, эти соединения
обладают высокой буферной ёмкостью и их
можно рассматривать как природные рН-буферы.
Во-вторых, они являются участниками важных
метаболических превращений в тканях.
Наконец, в-третьих, они способны проявлять существенную
антиоксидаитную активность, предотвращая разрушение клеток и
тканей свободными радикалами. Достоинства каждой из этих теорий
будут оценены ниже.

10.

Цитозольные буферы рН
Активная мышечная работа сопровождается
стимуляцией гликолиза и образованием
молочной кислоты, что должно приводить к
понижению рН. Интересен тот факт, что
добавление карнозина к омывающему
утомленную мышцу раствору приводит к
восстановлению мышечного сокращения ,
при этом генерация единичного
потенциала действия не подвергается изменению. Более того, карнозин
увеличивает частоту миниатюрных потенциалов концевой пластинки, что
соответствует усилению спонтанного выхода медиатора в синаптическую
щель

11. Участие в промежуточных метаболических путях.

Гистидиновые дипептиды аккумулируют
метаболически важные продукты, образующиеся
и результате деградации нуклеиновых кислот и
нуклеотидных коферментов. Это особенно важно
для мышц, так как участвующие в гидролизе
дипептидов специфические ферменты
присутствуют не и мышцах, а в других видах.
тканей, таких как печень и почки. Изучение метаболизма карнозина в
печени было проведено недавно и показало, что ответственный за его
гидролиз фермент карнозиназа расположен в цитоплазматической области
клеток. Также недавно стало известно об активности этого фермента в
плазме крови больных с алкогольной хронической миопатией

12. Антиоксидантные свойства.

Карнозин известен как антиоксидант ,
который способен предотвращать
накопление окисленных продуктов,
появляющихся в ходе перекисного
окисления липидов (ПОЛ) биологических
мембран. Это особенно интересно, так
как карнозин является
водорастворимым веществом и не
акцептируется теми мембранными структурами, которые подвержены
процессу переокисления. Однако, как отмечалось ранее, и карнозин, и
анзерин усиливают эффект жирорастворимых антиоксидантов, таких,
например, как α-токоферол

13.

Карнозин и анзерин являются эффективными
хелатирующими агентами для переходных металлов.
Предполагается, что карнозин может участвовать в
реакциях, связанных с превращениями меди in vivo.
Показано, что карнозин имеет центр связывания на
альбумине, хотя не показано значение такой ассоциации.

14. Применение

Можно предположить, что неэнзиматическая
антиоксидантная активность карнозина
должна способствовать заживлению
поверхностных ран или разрывов
микрофиламентов мышц и улучшать
сохранность вакцин и сывороток, тканевых и
клеточных структур. Карнозин может найти
широкое применение как природный
нетоксичный антиоксидант в лабораторных
экспериментах с клеточными модельными системами или клеточными органеллами
(фракциями). Нативность таких фракций может быть стабилизирована карнозином
за счетьпротонсвязывающих свойств, а также за счет тушения свободных радикалов.

15.

В процессе лечения таких заболеваний, как ВИЧ (СПИД), и
поверхностных ран, которые развиваются вследствие уменьшения
иммунной реакции, применение карнозина может оказать
положительный эффект в сочетании с химио-и радиотерапией. Недавно
было продемонстрировано эффективное использование карнозина для
лечения рака. Растворы карнозина с концентрацией 10-20 мМ в
экспериментах на животных оказались эффективными для лечения
старческой катаракты и при заживлении послеоперационных ран. По
зарубежным данным, может быть использован для ускорения
заживления ран в стоматологической хирургии.